峰谷電價的大力推行為儲能套利提供可觀空間。我國目前絕大部分省市工業大戶均已實施峰谷電價制,通過降低夜間低谷期電價,提高白天高峰期電價,來鼓勵用戶分時計劃用電,從而有利于電力公司均衡供應電力,降低生產成本,并避免部分發電機組頻繁啟停造成的巨大損耗等問題,保證電力系統的安全與穩定。儲能用于峰谷電價套利,用戶可以在電價較低的谷期利用儲能裝置存儲電能,在電高峰期使用存儲好的電能,避免直接大規模使用高價的電網電能,如此可以降低用戶的電力使用成本,實現峰谷電價套利。
根據國家電網數據,全國用電大省峰谷價差分布于0.4~0.9元/kWh,特別的,對于江蘇和廣東兩個用電量全國前二的省份,其峰谷價差高于0.8元/kWh,為用戶側利用儲能來套利峰谷價差提供了可觀空間。
用戶側儲能的優勢及收益分析
儲能有助于企業管理容量費用。對于大的工業企業,因現行的兩部制電價,供電部門會以其變壓器容量或最大需用量為依據,每月固定收取一定的基本電價。這些企業可以利用儲能系統進行容量費用管理,即在用電低谷時儲能,在高峰時釋放,實現在不影響正常生產的情況下,降低最高用電功率,從而降低容量費用。
儲能可提升用戶的電能質量和可靠性。傳統的供電體系網絡復雜,設備負荷性質多變,用戶獲得的電能質量(電壓、電流和頻率等)具有一定的波動性。而用戶側安裝的儲能系統服務對象明確,其相對簡單和可靠的組成結構保證輸出更高質量的電能。當電網供電不足或其他特殊情況時,儲能系統還可以作為備用電源,提升供電可靠性。
儲能系統成本和峰谷價差直接決定用戶側儲能的投資效益。假設工廠每年開展生產300天,根據計算公式:靜態投資回收期=(電池容量*單位容量一次性投入成本)/(每日高峰期用電量*峰谷價差)/300,約定企業安裝電池容量等于其平均每日高峰期用電量,可以看出在不考慮維護成本前提下,投資回收期只與儲能系統一次性投入成本和峰谷價差有關。根據CNESA儲能項目庫對中國儲能項目的追蹤統計,江蘇、和廣東等省份成為2017年國內儲能項目規劃建設投運最熱地區,這些地區經濟發達,工商業園區多、用電負荷大,用戶側峰谷電價差較大,利用儲能削峰填谷擁有較為可觀的套利空間。以廣東省峰谷價差0.86元/kWh為例,采用不同的電池技術,計算各自的投資回收成本。
鋰離子電池快速發展所帶來的成本優勢將助其逐漸擴大市場。利用鉛炭電池套利靜態投資回收期不足5年,已經具有商業化可行性。由于鋰電池成本相對較高,現階段鋰電池的投資回收期要長于鉛蓄電池。根據CNESA的統計,2017年用戶側領域新增電化學儲能項目中,鉛蓄電池所占比重最大,為77%,剩余為鋰電池,也說明出于成本考慮,現在企業更傾向于安裝經濟效益更佳的鉛蓄電池。但隨著鋰離子電池技術迅速發展,其成本自2010年以來已經下降近80%。根據國家發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》,到2020年鋰電系統成本將降至1元/Wh以下,屆時投資回收期有望縮短至3.9年。且隨著退役動力電池進入梯次利用領域,儲能成本將會進一步下降。
我國龐大的工業用電規模決定了用戶側儲能市場想象空間巨大。從市場規模方面,我國的工業總用電量2017年達44413億kWh,只考慮用電量最大的重工業(因為用電規模大,所需電池容量大,對應的單位成本更低,套利空間更大),其在工業用電中占比80%。假設其中20%的企業安裝儲能系統;我們統計了主要用電大省峰谷電價時段分布,保守估計法定工作時間內峰電時間占比超過40%,考慮部分煤炭、冶金、化工等行業具有連續生產特點,假設高峰時段用電量占比為30%;按照工廠全年工作時間300天測算,那么所需電池儲能規模為:44413*80%*20%*30%/300=711GWh。
國內利好政策頻出,用戶側儲能受到大力支持。自2011年《國家能源科技“十二五”規劃》出臺,其中明確提出要建成面向用戶的智能電網服務,并開展集中/分散式儲能等關鍵技術的研究和應用,此后不斷有政策出臺,對于推動用戶側儲能發展具有重要的意義。整體上,用戶側儲能屬于儲能的一個細分領域,尚未有專門的單獨對該行業進行指導的政策性文件;但是在一些重要的發展規劃或指導意見中都對其表達了的支持。相關政策主要分為兩類,一是在電改工程里,堅定推廣完善峰谷電價、季節電價等價格機制;二是放開用戶側市場,鼓勵用戶自主參與儲能調峰。
峰谷價差有望進一步擴大,有助于提升用戶側儲能的投資效益。隨著我國經濟結構調整,第二產業用電量占比不斷下降,第三產業則不斷上升。由于工業企業相當比例具有連續生產特點,因此季節及日內用電量波動相對較小;而第三產業中與居民生活、商業相關用電不斷上升,會加大峰谷電差。實行峰谷分時電價,發揮價格杠桿作用符合商品價值規律,也可有效優化負荷分配。我國現階段的峰谷價之比仍然偏低,為3~4倍。隨著電力市場進一步放開,峰谷價差有望繼續拉大,屆時投資回收期將會進一步縮短,峰谷套利投資的效益也會進一步提升。比如2017年9月,國家發改委印發了《關于北方地區清潔供暖價格政策的意見》,指出適當擴大銷售側峰谷電價差,在銷售側平均水平不變的情況下,進一步擴大采暖季谷段用電電價下浮比例等。
基本原理
根據國家電網數據,全國用電大省峰谷價差分布于0.4~0.9元/kWh,特別的,對于江蘇和廣東兩個用電量全國前二的省份,其峰谷價差高于0.8元/kWh,為用戶側利用儲能來套利峰谷價差提供了可觀空間。
峰谷電價套利示意圖
部分省市2016年工業用電平均峰谷電價及價差
用戶側儲能的優勢及收益分析
儲能有助于企業管理容量費用。對于大的工業企業,因現行的兩部制電價,供電部門會以其變壓器容量或最大需用量為依據,每月固定收取一定的基本電價。這些企業可以利用儲能系統進行容量費用管理,即在用電低谷時儲能,在高峰時釋放,實現在不影響正常生產的情況下,降低最高用電功率,從而降低容量費用。
儲能削峰可以降低基本電價
儲能可提升用戶的電能質量和可靠性。傳統的供電體系網絡復雜,設備負荷性質多變,用戶獲得的電能質量(電壓、電流和頻率等)具有一定的波動性。而用戶側安裝的儲能系統服務對象明確,其相對簡單和可靠的組成結構保證輸出更高質量的電能。當電網供電不足或其他特殊情況時,儲能系統還可以作為備用電源,提升供電可靠性。
儲能系統成本和峰谷價差直接決定用戶側儲能的投資效益。假設工廠每年開展生產300天,根據計算公式:靜態投資回收期=(電池容量*單位容量一次性投入成本)/(每日高峰期用電量*峰谷價差)/300,約定企業安裝電池容量等于其平均每日高峰期用電量,可以看出在不考慮維護成本前提下,投資回收期只與儲能系統一次性投入成本和峰谷價差有關。根據CNESA儲能項目庫對中國儲能項目的追蹤統計,江蘇、和廣東等省份成為2017年國內儲能項目規劃建設投運最熱地區,這些地區經濟發達,工商業園區多、用電負荷大,用戶側峰谷電價差較大,利用儲能削峰填谷擁有較為可觀的套利空間。以廣東省峰谷價差0.86元/kWh為例,采用不同的電池技術,計算各自的投資回收成本。
鋰離子電池系統平均成本快速下降(元/kWh)
我國龐大的工業用電規模決定了用戶側儲能市場想象空間巨大。從市場規模方面,我國的工業總用電量2017年達44413億kWh,只考慮用電量最大的重工業(因為用電規模大,所需電池容量大,對應的單位成本更低,套利空間更大),其在工業用電中占比80%。假設其中20%的企業安裝儲能系統;我們統計了主要用電大省峰谷電價時段分布,保守估計法定工作時間內峰電時間占比超過40%,考慮部分煤炭、冶金、化工等行業具有連續生產特點,假設高峰時段用電量占比為30%;按照工廠全年工作時間300天測算,那么所需電池儲能規模為:44413*80%*20%*30%/300=711GWh。
部分省市峰谷時段
關于政策國內利好政策頻出,用戶側儲能受到大力支持。自2011年《國家能源科技“十二五”規劃》出臺,其中明確提出要建成面向用戶的智能電網服務,并開展集中/分散式儲能等關鍵技術的研究和應用,此后不斷有政策出臺,對于推動用戶側儲能發展具有重要的意義。整體上,用戶側儲能屬于儲能的一個細分領域,尚未有專門的單獨對該行業進行指導的政策性文件;但是在一些重要的發展規劃或指導意見中都對其表達了的支持。相關政策主要分為兩類,一是在電改工程里,堅定推廣完善峰谷電價、季節電價等價格機制;二是放開用戶側市場,鼓勵用戶自主參與儲能調峰。
峰谷價差有望進一步擴大,有助于提升用戶側儲能的投資效益。隨著我國經濟結構調整,第二產業用電量占比不斷下降,第三產業則不斷上升。由于工業企業相當比例具有連續生產特點,因此季節及日內用電量波動相對較小;而第三產業中與居民生活、商業相關用電不斷上升,會加大峰谷電差。實行峰谷分時電價,發揮價格杠桿作用符合商品價值規律,也可有效優化負荷分配。我國現階段的峰谷價之比仍然偏低,為3~4倍。隨著電力市場進一步放開,峰谷價差有望繼續拉大,屆時投資回收期將會進一步縮短,峰谷套利投資的效益也會進一步提升。比如2017年9月,國家發改委印發了《關于北方地區清潔供暖價格政策的意見》,指出適當擴大銷售側峰谷電價差,在銷售側平均水平不變的情況下,進一步擴大采暖季谷段用電電價下浮比例等。